一种PERC电池背面结构、制备工艺及PERC电池的制作方法

一种perc电池背面结构、制备工艺及perc电池
技术领域
1.本发明涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种perc电池背面结构、制备工艺及perc电池。


背景技术：

2.随着化石燃料的日益衰减，尝试着寻找一种清洁无污染、可持续利用的新型能源，太阳能无疑成为了视野中最为普遍且清洁的可再生能源。太阳能电池是利用光生伏特效应，将光能直接转换为电能的一种器件。科技的进步推动了太阳能电池的发展，从而衍生了局部接触背钝化的perc太阳能电池，由于其优异的转换效率，得到了业界的广泛关注。perc电池的核心是在硅片的背光面用氧化铝或氧化硅薄膜覆盖，以起到钝化表面、提高长波响应的作用，从而提升电池的转换效率。其中，传统的perc电池背面结构的制备工艺主要包括硅片背面沉积氧化铝、背面沉积氧化硅、背面沉积氮化硅、背面激光开槽、丝网印刷背面电极。
3.现有技术中，perc电池的背面结构一般包括氧化铝层、氧化硅层、氮化硅层及背面电极，氧化铝层、氧化硅层、氮化硅层在硅片背面从上到下依次设置，背面电极穿过氧化铝层、氧化硅层、氮化硅层与硅片形成欧姆接触。为了增强背表面钝化效果，现有技术有在硅片与背面电极接触位置形成p+掺杂区，形成类似电池正面的高低结结构，以提升电池的转化效率。但是，现有技术p+掺杂区都是通过在背面激光开槽位置印刷硼源浆料来制备p+掺杂区，在传统perc电池的背面结构制备工艺基础上需要增加硼源浆料印刷工艺，使得perc电池的背面结构制备工艺复杂、实现成本高。


技术实现要素：

4.本发明提供一种perc电池背面结构的制备工艺，旨在解决现有技术中的perc电池的背面结构制备工艺复杂、实现成本高的问题。
5.本发明是这样实现的，提供了一种perc电池背面结构的制备工艺，包括以下步骤：
6.将前处理后的硅片置入沉积设备内；
7.通入铝源气体和氧源气体，在硅片背面沉积形成氧化铝层；
8.通入硅源气体、氧源气体及硼源气体，在所述氧化铝层之上形成含硼氧化硅层；
9.通入硅源气体和氮源气体，在所述含硼氧化硅层之上形成氮化硅层；
10.在所述硅片背面进行激光开槽，并使所述含硼氧化硅层在所述硅片背面激光开槽位置扩散形成p+掺杂区；
11.在硅片背面激光开槽位置丝网印刷与所述p+掺杂区接触的背面电极。
12.优选的，所述硅片的前处理依次包括制绒、扩散、刻蚀以及热氧化。
13.优选的，所述通入铝源气体和氧源气体，在硅片背面沉积形成氧化铝层的步骤中，所述铝源气体为三甲基铝或氯化铝，所述氧源气体为一氧化二氮或臭氧。
14.优选的，所述通入铝源气体和氧源气体，在硅片背面沉积形成氧化铝层的步骤具
体包括：
15.通入三甲基铝和一氧化二氮，沉积时间为90-100s，温度为350-490℃。
16.优选的，所述通入硅源气体、氧源气体及硼源气体，在所述氧化铝层之上形成含硼氧化硅层的步骤中，所述硅源气体为硅烷、四氯化硅或二氯二氢硅中的任意一种，所述氧源气体为一氧化二氮或臭氧，所述硼源气体为乙硼烷或丁硼烷。
17.优选的，所述通入硅源气体、氧源气体及硼源气体，在所述氧化铝层之上形成含硼氧化硅层的步骤具体包括；
18.通入硅烷、乙硼烷及笑气，温度为380～480℃，硅烷流量为800-1000sccm，乙硼烷流量为80-100sccm，笑气流量为8000-10000sccm。
19.优选的，所述通入硅源气体和氮源气体，在含硼氧化硅层之上形成氮化硅层的步骤中，所述硅源气体为硅烷、四氯化硅或二氯二氢硅中的任意一种，所述氮源气体为氨气或二氯化氮。
20.优选的，所述氮化硅层包括依次沉积形成的第一氮化硅层、第二氮化硅层及第三氮化硅层；所述通入硅源气体和氮源气体，在含硼氧化硅层之上形成氮化硅层的步骤具体包括：
21.通入硅烷和氨气，硅烷流量为1900-2000sccm，氨气流量为6300-6500sccm，占空比为5/80,温度为380～480℃，沉积时间为240-260s；
22.通入硅烷和氨气，硅烷流量为1900-2000sccm，氨气流量为11000-12000sccm，占空比5/80,温度为380～480℃，沉积时间为295-315s；
23.通入硅烷和氨气，硅烷流量为1900-2000sccm，氨气流量为12000-13000sccm，占空比5/80,温度为380～480℃，沉积时间为180-200s。
24.优选的，所述激光的波长300-600nm。
25.优选的，所述通入铝源气体和氧源气体，在硅片背面沉积形成氧化铝层的步骤与所述通入硅源气体、氧源气体及硼源气体，在所述氧化铝层之上形成含硼氧化硅层的步骤之间还包括：
26.依次通入硅烷和笑气吹扫所述硅片背面。
27.本发明还提供一种perc电池背面结构，由上述的perc电池背面结构的制备工艺制得。
28.本发明还提供一种perc电池，包括硅片，所述硅片背面设有上述的perc电池背面结构。
29.本发明提供的一种perc电池背面结构的制备工艺，通入硅源气体、氧源气体及硼源气体在氧化铝层之上形成含硼氧化硅层，再巧妙利用背面激光开槽过程中的激光能量，使含硼氧化硅层一部分硼元素扩散进入硅片中形成p+掺杂区，形成高低结结构，进一步增强背表面钝化效果，提升电池的转化效率；p+掺杂区的制备无需增加任何工序步骤，只需在传统氧化硅层制备步骤中引入硼源气体，无需在背面激光开槽位置印刷硼源浆料来制备p+掺杂区，大大简化了perc电池的背面结构制备工艺，perc电池的背面结构制备工艺简单，而且制备工艺实现成本低。
附图说明
30.图1为本发明实施例一提供的一种perc电池的部分结构示意图；
31.图2为本发明实施例二提供的一种perc电池背面结构的制备工艺的流程图；
32.图3为本发明实施例三提供的一种perc电池背面结构的制备工艺的流程图。
具体实施方式
33.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
34.本发明实施例提供的一种perc电池背面结构的制备工艺通过通入硅源气体、氧源气体及硼源气体在氧化铝层之上形成含硼氧化硅层，再巧妙利用背面激光开槽过程中的激光能量，使含硼氧化硅层一部分硼元素扩散进入硅片中形成p+掺杂区，形成高低结结构，进一步增强背表面钝化效果，提升电池的转化效率；p+掺杂区的制备无需增加任何工序步骤，只需在传统氧化硅层制备步骤中增加硼源气体，无需在背面激光开槽位置印刷硼源浆料来制备p+掺杂区，大大简化了perc电池的背面结构制备工艺，perc电池的背面结构制备工艺简单，而且制备工艺实现成本低。
35.实施例一
36.请参照图1，本发明实施例提供的一种perc电池，包括硅片1，硅片背面设有perc电池背面结构，perc电池背面结构包括自硅片1从上至下依次设置的氧化铝层2、含硼氧化硅层3、氮化硅层4及背面电极5，硅片1背面设有与背面电极5对应设置的p+掺杂区6，背面电极5穿过氮化硅层4、含硼氧化硅层3、氧化铝层2与p+掺杂区6接触。其中，硅片1为p型硅片。通过在硅片1背面形成p+掺杂区6，类似于电池正面的高低结结构，进一步增强电池背表面钝化效果，提升电池的转化效率。
37.本实施例中，氮化硅层4包括第一氮化硅层41、第二氮化硅层42及第三氮化硅层43，以进一步提升电池背面的保护作用。
38.实施例二
39.请参照图2，本发明实施例提供的一种perc电池背面结构的制备工艺，用于制备上述实施例一的perc电池背面结构，包括以下步骤：
40.步骤s10，将前处理后的硅片1置入沉积设备内；
41.本发明实施例中，硅片1的前处理依次包括制绒、扩散、刻蚀以及热氧化。具体的，通过对硅片1正面制绒，以制备绒面结构。通过对硅片1进行扩散，形成pn结；利用氢氟酸混合液对硅片1的边缘刻蚀，去除边缘、背面的结区以及表面的psg层，并利用酸性溶液对硅片1进行酸洗去除硅片1正面磷硅玻璃，然后在硅片1的正面热氧化形成一层氧化硅膜。另外，硅片1的前处理工艺还可以根据电池正面结构灵活调整。
42.本发明实施例中，硅片1具体选用p型硅片1。
43.本发明实施例中，沉积设备具体为pecvd或ald，即可以利用pecvd法或ald法在硅片1背面依次制备氧化铝层2、含硼氧化硅层3、氮化硅层4。
44.步骤s20，通入铝源气体和氧源气体，在硅片1背面沉积形成氧化铝层2；
45.作为本发明的一个实施例，铝源气体为三甲基铝(tma)或氯化铝，氧源气体为一氧
化二氮或臭氧。
46.作为本发明的一个优选实施例，步骤s2具体包括：
47.通入三甲基铝和一氧化二氮，沉积时间为90-100s，温度为350-490℃，以在硅片1背面沉积形成合适厚度的氧化铝层2，确保电池良好的钝化效果。
48.步骤s30，通入硅源气体、氧源气体及硼源气体，在氧化铝层2之上形成含硼氧化硅层3；
49.本步骤中，只需在传统perc电池制备工艺中的背面氧化硅层制备步骤中引入硼源气体制得含有硼元素的含硼氧化硅层3，以便后续利用激光开槽的激光的能量，促使含硼氧化硅层3中的部分硼元素向硅片1扩散形成p+掺杂区6。
50.作为本发明的一个实施例，硅源气体为硅烷、四氯化硅或二氯二氢硅中的任意一种，氧源气体为一氧化二氮或臭氧，硼源气体为乙硼烷或丁硼烷。
51.作为本发明的一个优选实施例，步骤s3具体包括：
52.通入硅烷、乙硼烷及笑气，温度为380～480℃，硅烷流量为800-1000sccm，乙硼烷流量为80-100sccm，笑气流量为8000-10000sccm。
53.步骤s40，通入硅源气体和氮源气体，在含硼氧化硅层3之上形成氮化硅层4；
54.作为本发明的一个实施例，硅源气体为硅烷、四氯化硅或二氯二氢硅中的任意一种，氮源气体为氨气或二氯化氮。
55.作为本发明的一个优选实施例，氮化硅层4包括依次沉积形成的第一氮化硅层41、第二氮化硅层42及第三氮化硅层43；步骤s4具体包括：
56.通入硅烷和氨气，硅烷流量为1900-2000sccm，氨气流量为6300-6500sccm，占空比为5/80,温度为380～480℃，沉积时间为240-260s，以沉积第一氮化硅层41；
57.通入硅烷和氨气，硅烷流量为1900-2000sccm，氨气流量为11000-12000sccm，占空比5/80,温度为380～480℃，沉积时间为295-315s，以沉积第二氮化硅层42；
58.通入硅烷和氨气，硅烷流量为1900-2000sccm，氨气流量为12000-13000sccm，占空比5/80,温度为380～480℃，沉积时间为180-200s，以沉积第三氮化硅层43。
59.步骤s50，在硅片1背面进行激光开槽，并使含硼氧化硅层3在硅片1背面激光开槽位置扩散形成p+掺杂区6；
60.本发明实施例中，采用激光选择性刻蚀掉硅片1背面的氮化硅层4、含硼氧化硅层3及氧化铝层2，以露出硅片1背面，以形成激光槽，在此过程中，利用激光的能量，促使含硼氧化硅层3中的部分硼元素向硅片1扩散形成p+掺杂区6。巧妙利用传统perc电池制备工艺的背面激光开槽的激光能量，使含硼氧化硅层3一部分硼元素扩散进入硅片1中形成p+掺杂区6，p+掺杂区6的制备无需增加任何工序步骤，只需在传统perc电池制备工艺中的背面氧化硅层制备步骤中引入硼源气体，perc电池的背面结构制备工艺十分简单，而且制备工艺实现成本低。
61.作为本发明的一个实施例，激光的波长为300-600nm，确保激光有足够的能量促使含硼氧化硅层3的硼元素扩散进入硅片1中形成p+掺杂区6域。
62.步骤s60，在硅片1背面激光开槽位置丝网印刷与p+掺杂区6接触的背面电极5。
63.本步骤中，依照网版图形设计，采用丝网印刷，在硅片1背面激光开槽位置印刷铝浆及银浆，同时在硅片1正面印刷银浆，经过高温烧结后，硅片1背面形成与p+掺杂区6形成
欧姆接触的背面电极5，硅片1正面形成正面电极，制作得到perc电池。
64.本发明实施例提供的一种perc电池背面结构的制备工艺通入硅源气体、氧源气体及硼源气体沉积含硼氧化硅层，再巧妙利用背面激光开槽过程中的激光能量，使含硼氧化硅层3一部分硼元素扩散进入硅片1中形成p+掺杂区6，形成高低结结构，进一步增强背表面钝化效果，提升电池的转化效率；p+掺杂区6的制备无需增加任何工序步骤，只需在传统氧化硅层制备步骤中引入硼源气体，无需在背面激光开槽位置印刷硼源浆料来制备p+掺杂区6，大大简化了perc电池的背面结构制备工艺，使perc电池的背面结构制备工艺简单，而且制备工艺实现成本低。
65.实施例三
66.请参照图3，在实施例二的基础上，在步骤s20与步骤s30之间还包括：
67.步骤s25，依次通入硅烷和笑气吹扫硅片1背面。
68.本实施例中，分别通入硅烷和笑气吹扫硅片1背面过程中，可以硅烷充分排空步骤s10中残留的铝源气体，提升含硼氧化硅层3的致密性；同时，可以利用沉积设备射频放电将笑气电离得到o
2-，为沉积含硼氧化硅层3提供富含o
2-的环境，以钝化硅片1背面的表层悬挂键，从而进一步提升电池背面钝化效果。
69.作为本发明的一个优选实施例，分别用硅烷和笑气吹扫硅片1背面的时间为330-400s，确保含硼氧化硅层3良好的致密性，确保电池背面良好的钝化效果。
70.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。